1.多线程-了解多线程与高并发

Posted 2021-04-21 JAVA知识总结与分享

并发与并行的区别：

并发：两个任务或者多个任务执行，多个任务交替执行

并行：两个任务或者多个任务一起同时执行

例子：

     一个CPU，去执行一个多线程任务。是不可能并行的，一个CPU只能执行一条命令，CPU会高速的切换线程任务去执行。这种情况下线程是并发的。
一个系统中拥有多个CPU，执行多线程任务，多个CPU会同时执行任务，这种情况是并行。并行也只可能出现在多核CPU中。
两者虽然本质不同，但是造成的最终效果是一样的。没有太必要做详细的区分。

临界区：

     临界区用来表示一个共享资源，可以被多个线程使用，但是每一次，只能有一个线程去使用。相等于厕所的坑。

阻塞非阻塞：

     假如有两个线程，把他们当作两个人，都拉肚子，只有一个厕所，两人都必须要上这个厕所。

阻塞：

     一个人先进去了，另外一个人在等待，另外一个人必须要等第一个人出来，才能进去搞事情，这个就是阻塞行为。

非阻塞：

     强调没有一个线程可以妨碍其他线程去执行任务。所有线程都会尝试不断前向执行。后面会有更详细的描述。

死锁，饥饿，活锁

死锁：

     一个单行道，有一个车，正在往前驾驶，然后有一个车从反方向驾驶过来，这两个谁都不想退，那么这个状态将会一直这样维持下去。线程如果发生这种类似的行为，那么就可能会造成死锁。

饥饿：

     某个线程或者多个线程因为某些原因无法获得所需要的资源，比如有一个特大的饼，有很多人都想要吃，武力值高的肯定先吃，但是武力值高的人太多，导致那些武力值极低的人，会一直吃不到，这个就像等于线程中的优先级，优先级高的优先去做某事。跟死锁相比，饥饿还是会在某一段时间解决的，比如武力值高的都吃饼吃饱了，就到武力值低的去吃了。

活锁：

     过马路的时候可能碰到这种情况，你往前走，有一个人骑着自行车往你这个方向驶来，他看到你了，你看到他了，你想让他，他想让你，你往左，他往右，你往右，他往左，两个一直保持着礼让的态度，就会一直这样来回重复做这样的事情。现实中还好说，人可以去交流，几次过后就解决了，但是对于线程，如果没有给线程赋予这种处理的思路，它就可能一直重复和另一个线程做这种“礼让”的事情，导致没有一个线程可以同时拿到所有资源去正常执行任务。

并发级别：

     由于临界区的存在，我们必须控制多线程间的并发，根据控制并发的测率，我们可以把并发的级别进行分类，大致上可以分为：阻塞~无饥饿~无障碍~无锁~无等待五种。

阻塞：

     java中的synchronized关键字，都会试图去得到临界区的锁，如果得不到，线程就会被挂机等待，知道占有了资源为止。是一种悲观策略，认为肯定会有线程去抢资源，一个线程抢到资源，其他的就会挂起等待执行完毕，再去试探。

无饥饿：

     公平锁，不管优先级多高，讲究的是先来后到，这样所有的线程都有机会去执行。

无障碍：

     是一种乐观策略，认为不会有线程去抢资源，无障碍的去执行，如果检测到冲突，就回滚。

无锁：

     保证有一个线程能在有限步内完成操作离开临界区。

无等待：

     要求所有线程必须在有限步内完成操作。

线程的三个特性：

原子性：

     指的是一个操作不可中断，哪怕多个线程同时操作一个变量，每个线程只改它要改的值，不管被其它线程修改成什么值。

可见性：

     并行多线程修改了某一个共享变量的值，其他线程并不一定能够立即知道这个修改。

有序性：

     程序在执行的时候，程序的代码执行顺序和语句的顺序是一致的，在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到串行程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

指令重排：

 1/**
 2 * @program: test
 3 * @description: 
 4 * @author: Mr.Yang
 5 * @create: 2018-11-06 11:22
 6 **/
 7public class A {
 8    int a=0;
 9    boolean flag=false;
10    public void  write(){
11        a=1;
12        flag=true;
13    }
14    public void reader(){
15        if(flag){
16            int i =a+1;
17        }
18    }
19}

     假设线程A先执行writer方法，接着线程B执行reader()方法，如果发生指令重排，线程B在第11行代码，不一定能看到a被赋值1了。

指令重排的原因：

     提高性能。可以共同执行任务，不需要等待第一个执行完成之后再去执行另一个任务。如果做成要任务执行完成再去执行另外一个，那么就和串行无太大区别了，性能也会严重受损。

一些指令是不能重排的：Happen-Before规则

程序顺序原则：

• 一个线程内保证代码正常顺序执行

• volatile规则：volatile变量的写，先发生与读，保证了volatile的可见性

• 锁规则：解锁必然发生在随后的加锁前

• 传递性：A引用B，B引用C，那么C必然先在A前执行。

• 线程的start()方法先于它的每一个动作

• 线程的所有操作先于线程的完结

• 线程的中断先于被中断线程的代码

• 对象的构造函数执行和结束先于finalize()方法